Технология конструкционных материалов

Рис. 23.35. Долбежный станок

23.7. Обработка назубообрабатывающихстанках

Зубообрабатывающие станки применяют для нарезания и чистовой обработки зубчатых колес.

23.7.1. Характеристика методов и режущий инструмент

Зубья цилиндрических зубчатых колес нарезают методом копирова­ ния и методом обкатки (огибания).

Метод копирования основан на профилировании зубьев фасонным инструментом, профиль режущей части которого соответствует про­ филю впадины нарезаемого зубчатого колеса. По этому методу нареза­ ют зубчатые колеса дисковыми и пальцевыми модульными фрезами на фрезерных станках, последовательно, по одной впадине, с исполь­ зованием делительной головки. При фрезеровании впадины между зубьями колеса фрезе сообщается главное вращательное движение, а заготовке — продольная подача (рис. 23.36). После окончания фре­ зерования одной впадины стол станка возвращают в первоначальное положение, заготовку поворачивают на l/z часть оборота (z — число

зубьевзубчатого колеса) и начинают повторный цикл обработки. Ме­ тод копирования не обеспечивает высокой точности и имеет низкую производительность.

Рис. 23.36. Фрезерование зубчатыхколес: а — дисковой фрезой; б— пальцевой фрезой

Метод обкатки основан на имитации зацепления зубчатой пары, в состав которой входят режущий инструмент и заготовка. Режущие лезвия инструмента имеют профиль зуба сопряженного колеса. Боко­ вая поверхность зубана заготовке образуется как огибающая последо­ вательных положений режущих лезвий инструмента при их относи­ тельном перемещении. Этот метод обеспечивает непрерывное фор­ мообразование зубьев колеса, имеет высокую производительность и точность.

По методу воспроизводства зацепления цилиндрических зубчатых колес работают зубодолбежныестанки. Долбяк (рис. 23.37, а) и деталь взаимно вращаются со скоростями v, и v2, осуществляя движение об­ катки, причем за один оборот долбяка деталь совершает z jz оборотов (гд — число зубьев долбяка; z — число зубьев детали). Кроме враща­ тельного движения долбяк совершает возвратно-поступательное дви­ жение vp, vx параллельно оси детали. Рабочее движение долбяка осу­ ществляется вниз, холостое — вверх. Врезание долбяка на полную глубинурезания осуществляется с радиальной подачей Sap, после чего она прекращается, и продолжается движение обкатки. Этим методом можно нарезать также цилиндрические зубчатые колеса с внутрен­ ним зацеплением (рис. 23.37, б).

По методу воспроизводства зацепления зубчатого колеса срейкой работаютзубострогальныестанки. Зуборезная гребенка (рис. 23.37, в)

получает возвратно-поступательное движение vp и vx для осуществле­

Затем цикл нарезания зубьев повторяется снова. За время одного цик­ ла нарезается один, два или три зуба.

По методу воспроизводства зацепления червячной пары работаютзу­ бофрезерныестанки. Червячная модульная фреза (рис. 23.37, г) совер­ шает вращательноедвижение v, (движение резания) и поступательное перемещение S вдоль оси детали (вертикальная подача). Деталь, осу­ ществляя движение обкатки, получает вращательное движение v2, со­ гласованное с вращательным движением фрезы.

23.7.2. Зубообрабатывающие станки

Для нарезания зубчатых колес применяют зубодолбежные, зубостро­ гальные и зубофрезерные станки. Наиболее распространенными яв­ ляются зубофрезерные и зубодолбежные станки.

На зубофрезерных станках червячной модульной фрезой нарезают цилиндрические колеса внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями. На рис. 23.38 показан зубофрезерный станок.

На станине 1установлена неподвижная стойка 2. Фрезу, закреплен­ ную на оправке, устанавливают в шпинделе фрезерного суппорта 3, который перемещается по вертикальным направляющим стойки. Заготовку закрепляют на оправке вращающегося стола 7. Верхний ко­ нец оправки поддерживается подвижным кронштейном 5. Салазки 8 обеспечивают горизонтальное перемещение стойки 6 и стола 7по на­ правляющим станины. Поперечина 4 связывает обе стойки и тем са­ мым повышает жесткость станка.

С помощью гитары скоростей 9 устанавливают частоту вращения шпинделя. Гитара деления (обкатки) 11 служит для сообщения заго­ товке окружной скорости, необходимой для автоматическогоделения заготовки на заданное число зубьев. С помощью гитары подач 10уста­ навливают вертикальную подачу фрезы или горизонтальную подачу заготовки. Гитарадифференциала (находится в одной коробке с гита­ рой подач) сообщает заготовке дополнительное вращательное движе­ ние при нарезании колес с косым зубом. Она позволяет увеличить или уменьшить скорость вращения заготовки, которая определяется на­ стройкой делительной гитары, и получить левый или правый наклон зубьев колеса. Данные станки с программным управлением нарезают зубчатые колеса в автоматическом режиме.

На зубодолбежных станках нарезают цилиндрические зубчатые ко­ леса внешнего и внутреннего зацепления с прямыми и косыми зубья­ ми, а также шевронные колеса.

На рис. 23.39 показан вертикальный зубодолбежный станок. Ста­ нина станка состоит из двух частей — нижней 1и верхней 2. Долбяк, закрепленный в шпинделе 6, получает вращение 5крд и одновременно возвратно-поступательное движение vx и уд. Суппорт 4 перемещается по направляющим станины 2 в поперечном направлении. Заготовку закрепляют на шпинделе стола 7и сообщают ей вращательное движе­ ние SKp 3. Кроме того, заготовка имеет возвратно-поступательное дви­ жение в горизонтальной плоскости для отвода заготовки от долбяка перед каждым его холостым ходом. Гитара скоростей 8 предназначена для изменения числадвойных ходовдолбяка в минуту. Гитараделения 3 сообщает долбяку окружную скорость для автоматического деления заготовки на заданное число зубьев. С помощью механизма подачи 5 устанавливают радиальную подачу долбяка. Зубодолбежные станки работают по полуавтоматическому циклу.

23.7.3. Чистовая обработка зубчатых колес

Для повышения точности и уменьшения шероховатости поверхности зубьев колес они подвергаются отделочной обработке. Чистовая об­ работка незакаленных колес производится шевингованием и обкат­ кой, закаленных — шлифованием и притиркой.

При шевинговании (рис. 23.40, а) зубчатое колесо 2 вводится в за­ цепление с инструментом в виде зубчатого колеса 1, их оси смещены на 10...15°, а на поверхности зубьев инструмента изготовлены канав­ ки. При таком зацеплении в точке А скорость vmможно разложить на составляющие vи Составляющая v направлена вдоль зубьев и яв­ ляется скоростью резания. Обработка в данном случае состоит в сре­ зании с поверхности зубьев очень тонких стружек. Отделку проводят металлическим инструментом — шевером (рис. 23.40, б). В процессе обработки зубчатое колесо перемещается возвратно-поступательно Snpи подается в радиальном направлении 5,. Направления вращения шевера vmи заготовки vMr периодически изменяются.

При обкатке (рис. 23.40, в) три закаленных зубчатых колеса 1,2, 4 располагаются под углом 120°. Одно из них приводится в движение от электродвигателя и ведет обрабатываемое колесо 3, а через него и другие колеса. Чтобы обеспечить равномерное сглаживание и уплот­ нение обеих сторон каждого зуба, периодически производится ревер­ сирование направления вращения колес.

Шлифование позволяет получить точный профиль зубьев и малую шероховатость поверхности. Производится оно методом копирова­ ния и обкатки. При шлифовании по методукопирования форма шли­ фующей части круга соответствует форме профиля впадины в нор­ мальном сечении (рис. 23.40, г). Шлифовальный круг получает вра­ щательное движение v, возвратно-поступательноедвижение на длину шлифуемых зубьев и периодическую подачу на глубину шлифова­ ния S. Обрабатываемое колесо при этом остается неподвижным, по­ сле обработки выводится из зацепления с кругом и поворачивается на один зуб,

10...15°

Рис. 23.40. Чистовая обработка зубчатыхколес:

а —шевингование; 6 —шевер; в — зубообкатка; г — шлифование по методу копирования; д— шлифование по методуобкатки; е—ж —притирка

При шлифовании методом обкатки (рис. 23.40, д) воспроизводится зацепление рейки и зубчатого колеса. Роль рейки выполняют шлифую­ щие плоскости двухкругов. Шлифовальный круг совершает вращатель­ ное v и возвратно-поступательное движения. Шлифуемое колесо полу­ чает вращательное движение v, в одном направлении и прямолинейное

перемещение v2 в обратном, имитируя качение колеса на неподвижной рейке. При этом шлифуется одна сторона зуба. Затем направление обка­ точного движения изменяется и шлифуется противоположная сторона соседнего зуба. После этого круг выводится из впадины, и колесо пово­ рачивается на один зуб.

Притирка позволяет производить чистовую обработку зубчатых колес после термической обработки. Различают две схемы притирки: на параллельных осях одним притиром и на скрещивающихся осях тремя притирами. Между притиром (чугунное колесо) и обрабатывае­ мым колесом вводится смесь абразивного порошка с маслом.

По первой схеме (рис. 23.40, е) обрабатываемое колесо Д получает медленное вращательное и быстрое возвратно-поступательное дви­ жения вдоль своей оси. Притир П вращается обрабатываемым коле­ сом и совершает быстрое возвратно-поступательное движение в на­ правлении, перпендикулярном своей оси.

По второй схеме (рис. 23.40, ж) обрабатываемое колесо Д вращает­ ся и приводит во вращение три притира П, притормаживаемые тормо­ зом, что обеспечивает плотное прилегание зубьев. Обрабатываемое ко­ лесо получает также возвратно-поступательное движение вдоль своей осидля обработки на всюдлину профиля зубьев. Ось верхнего притира расположена параллельно оси обрабатываемого колеса, а удругихпри­ тиров оси вращения повернуты под углом 3...100, что повышает эффек­ тивность обработки.

23.8. Обработка на протяжныхстанках

Протягивание — это механическая обработка внутренних и наружных поверхностей с прямолинейной образующей при помощи многолез­ вийного режущего инструмента — протяжки. Протягивание произ­ водится на универсальных и специальных протяжных станках (верти­ кальной и горизонтальной компоновки).

1лавное движение при протягивании — поступательное движение протяжки. Заготовка при прямолинейном протягивании неподвижна. Это принципиальное отличие протягивания отдругих видовмеханиче­ ской обработки, т. е. при протягивании отсутствует движение подачи. Снятие припуска обеспечивается тем, что размер каждого последую­ щего зуба протяжки больше предыдущего. Каждый зуб протяжки толь­

23.8.1. Режим резания и геометрические параметры протяжек

Скоростьрезания при протягивании — это скорость поступательного движения vp протяжки относительно заготовки (рис. 23.41, б). Ско­ рость резания выбирают исходя из требований к чистоте поверхно­ сти, ограничивается она технологическими возможностями протяж­ ных станков (обычно vp = 3...20 м/мин).

За величину подачи Sv определяющую толщину слоя, срезаемого отдельным зубом протяжки, принимают разность размеров по высоте двух соседних зубьев. Подача зависит от обрабатываемого материала, конструкции протяжки и составляет 0,1...0,2 мм/зуб.

Похарактеруобрабатываемойповерхности протяжки делятна внут­ ренние и наружные. Внутренними протяжками обрабатывают замкну­ тые поверхности, а наружными — полузамкнутые и открытые поверх­ ности различного профиля. По форме различают круглые, шлицевые, шпоночные, многогранные и плоские протяжки. По конструкциизубьев протяжки бывают режущими, выглаживающими и деформирующими. Впервом случае зубья имеют острые режущие кромки, а в двухпослед­ них — скругленные, работающие по методупластическогодеформиро­ вания. Различают также сборные протяжки со вставными ножами, ос­ нащенные пластинками из твердого сплава.

Протяжка для внутреннего протягивания (рис. 23.41, в) с помо­ щью переднего хвостовика длиной /, крепится в тяговом патроне 1 протяжного станка. У протяжки имеется шейка 12, переходный ко­ нус /3, передняя направляющая /4, задняя направляющая /7 и задний хвостовик /8. Перечисленные элементы являются крепежно-присое­ динительной частью протяжки. Ее рабочая часть состоит из режу­ щих /5 и калибрующих /6 зубьев. На схеме: 3 — обрабатываемаядеталь, 2 — опорная шайба, 4 — протяжка, Zo — величина срезаемого слоя за один рабочий ход протяжки. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях выполняют стружкоразделительные канавки.

Геометрия зуба протяжки показана на рис. 23.42. Передние и зад­ ние углы протяжки измеряют в плоскости, перпендикулярной к глав­ ной режущей кромке. Передний угол у выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала, задний угол а — в зависимости от требуемой точности обработки.

На задних поверхностях калибрующих зубьев в ряде случаев шли­ фуют фаску (ленточку) шириной /= 0,2...1,2 мм, у которой задний угол а к = 0.